Новые технологии изготовления различных деталей

Статья в промышленном каталоге статей.

Дата: 11.01.2011
В статье описаны исследования инвертированных структур и их влияние на свойства белых и стабильно-половинчатых чугунов.

В эвтектических белых чугунах кроме хрупкой цементитный матрицы наблюдаются изолированные включения дендритного аустенита, которые при высоких нагрузках "легко" разрушаются в связи с изоляцией одного "столба" от другого. Только при горячем деформировании такого чугуна получается структура - пластическая матрица + карбиды. Таким образом, обработка прокатных валков из белого чугуна проходит в два этапа, на первом - проводится ковки при малом кузнечном давления и только после разрушения цементитной сетки по границам зерен выполняется второй этап - ковка при высоком давлении.

Введение примерно 1% Cr при выплавке позволяет полностью предотвратить графитизации. Легирования же V или Nb делает структуру соответствующей принципу Шарпи-Бочвара (в вязкой матрице находятся высокотвердые включение). При комбинированном легировании V и Mn в белом чугуне достигнут показатель относительного удлинения 8%, что удалось за счет коренного изменения структуры материала: матрица стали аустенитная, а карбиды ванадия VC, образовали изолированные сферические, пластинчатые и стержневые включения.

Легирования ванадием при концентрациях значительно больших чем СVmin превращает структуру чугуна в перлитную матрицу с карбидами VС, что дает повышение пластичности, снижение износостойкости одновременно с незначительным снижением прочности на растяжение.

Комплексно легированные чугуны не должны быть "перелегированимы", ибо это приводит к уменьшению механических свойств.

Пластические чугуны не только способны заменить легированные стали, но еще и увеличивают долговечность деталей в 2-3 раза при работе в абразивных грунтах (что особенно важно для зубцов экскаваторных машин и др. деталей).

Полная глобуляризация графита при 6-9% Mg; 4-8% Ca; 45-55% Si; 1,0-1,5% Ce; 15-20% Cu (остальное - железо) давала рост устойчивости против износа.

При рассмотрении проблемы половинчатых чугунов нельзя обойти вниманием технологии сварки и укрепляющей наплавки.

Ф.И. Кисс и его немецкие коллеги предложили новый метод сварки стали и чугуна с использованием стальных электродов в состав которых входит V, Nb и Ti. При образовании белого чугуна на границе наплавленного металла и зоны термического влияния он обедняется углеродом, но обогащается легирующими элементами и тогда его структура превращается в "инвертированную" - трещины не возникают. Эта работа была продолжена в Ужгороде путем использования никелевых электродов с V, Nb и Ti при введении этих элементов без сплавления с Ni непосредственно в обмазку электродов.

Если покрыть стальную плиту слоем углеродных волокон и пропускать через них электрический ток (волокна электропроводные), то возникает явление быстрого контактного наплавки (обратная эвтектическая реакция). Волокна из углерода хорошо смачиваются жидкой сталью, а учитывая их высокие капиллярные свойства, ткань будто "всасывает" расплав. После прекращения действия электрического импульса слой жидкого чугуна превращается в доэвтектический или эвтектический жидкий чугун, который и покрывает сталь на глубину 0,5-2,0 мм (до 6 мм).

Высоколегированный белый чугун может рассматриваться и как карбидный твердый сплав том, что между этими двумя сплавами нет принципиальной разницы. Действительно, ванадиевые белые чугуны по структуре похожи на высокоуглеродистые стали, используемые вместо стандартных быстрорежущих сталей. В последние годы на основе этого разработан ряд новых технологических процессов, позволяющих проводить не только металлургические сварки (например приварка инструментальной пластины к основанию резца или сварки проводов), но и наплавки. Один из них основан на СВС Над керамической форме устанавливается огнеупорная реакционная камера, а между ними прокладывается тонкий титановый лист В реакционной камере размещается смесь порошков Fe2O3, Cr2O3, WO3, Al и C, который поджигается небольшим количеством порошка Ti, зажженного в свою очередь обычным спичкой. Во время горения проходят классические термитные реакции восстановления Fe, Cr i W с их оксидов дополнены другими экзотермическими реакциями - образованием карбидов. В связи с добавлением тепловых эффектов двух типов реакций (металлотермическим и СВС) адиабатическая температура горения такого комбинированного процесса достигает 30000С, поэтому продукты реакции (в том числе и тугоплавкие карбиды) представляют собой жидкую фазу, которая после отделения от жидкого шлака, прожигает титановый лист и заливается в керамическую форму.

Проведенный анализ современных технологий и материалов полученных с их помощью позволяет утверждать, что материалы типа белые чугуны, стабильно-половинчатые чугуны и другие имеют значительные перспективы для использования при применении легирования V, Nb, Ti. Кроме этого специальные технологии термической обработки и пластического деформирования позволяют достичь того же эффекта. Именно такие новейшие технологические процессы могут включать в себя выдавливания, жидкую штамповку и процесс литье-ковка. А также служить в качестве прототипа будущих комплексных технологий, сочетающих в себе несколько стадий горячей обработки металла.

Ссылка: http://www.emchezgia.ru/
Просмотров: 1541
Поделиться:
Написать письмо автору этой статьи

Отправляя данную форму, вы соглашаетесь на обработку ваших персональных данных согласно Федеральному закону № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 г и политике по обработке персональных данных.
На этой форме установлена проверка reCAPTCHA для защиты пользователей от автоматических рассылок роботами. Отправляя эту форму, вы подтверждаете Политику конфиденциальности и Условия использования Google.

Интересный факт

Для изготовления трубопроводных заглушек используют материалы в соответствии с ГОСТ №1050-74, №17379-2001-83, №12836 67, №19282-73, №5632-72, №20072-74, а также нержавеющие, углеродистые, ну и легированные стали марок: 09Г2С; 20; 15Х5М; 10Г2; 12Х18Н10Т и прочие.